可靠性試驗芯片封裝失效分析的意義

    電子元器件的失效是指產(chǎn)品不能正常的工作或者工作時的電學性能和物理參數(shù)不能達到預期的標準。它與器件的可靠性是一對相對的概念。產(chǎn)品的失效按不同的劃分標準分可以分為很多種。雖然失效的種類很多，但是他們的共同之處就是影響器件的正常使用。特別是現(xiàn)階段的集成電路產(chǎn)業(yè)中，一個器件就可能集成上百萬，千萬個晶體管，而一個微小的晶體管的失效就可以造成器件的損壞，更嚴重的是影響系統(tǒng)的正常工作。對于民用塑15封集成電路來說，失效降低了器件的可靠性，從而可以導致成本的上升和市場競爭力的下降；對于可靠性要求嚴格的軍用和航天集成電路來說，失效可以導致的導彈或者火箭軌跡誤差，誤爆等災難，造成的經(jīng)濟上的損失更大。因此，對失效原因的查找，也就是失效分析，是必須進行的環(huán)節(jié)。

    現(xiàn)在集成電路產(chǎn)業(yè)中，一個器件從設計的流向市場，要經(jīng)歷工藝生產(chǎn)，硅片級測試，封裝，老化測試等環(huán)節(jié)，而每個大環(huán)節(jié)中又包括許多的小環(huán)節(jié)；并且在整個流程中所涉及的學科范圍很廣泛，包括物理，化學，機械，自動化，材料等。這些環(huán)節(jié)都是串行下去的，因此如果一個小環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，無論人為因素還是非人為因素都能導致這條生產(chǎn)線上的器件出現(xiàn)失效問題，這就無形中增加了器件的成本，從質(zhì)量上和價格上降低產(chǎn)品的市場競爭力。例如有人估計90nm 器件的一套掩模成本可能超過130 萬美元。因此器件缺陷造成的損失代價極為高昂。對器件的失效分析，就是為了找出哪一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題并導致的失效。由于一塊器件最終形成涉及到很多學科，因此失效分析也是各種學科綜合運用的過程。失效分析是通過對失效器件進行各種測試和物理，化學等試驗，確定器件的失效模式；失效模式確定的越具體和越準確，對失效原因診斷的準確性和改進措施制定的針對性就越有指導價值。

    通過失效分析，特別是對現(xiàn)場使用的失效器件的分析，可以發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)和管理上存在的許多技術(shù)方面的問題。通過對這些問題的反饋，一方面為產(chǎn)品試驗提供理論依據(jù)和試驗分析手段，另外一方面為技術(shù)部門，制造部門，質(zhì)量管理部門，維修部門提供及時的科學依據(jù)，使生產(chǎn)技術(shù)得到改進。最終達到消除失效，提高生產(chǎn)和封裝工藝水平，提高材料質(zhì)量，同時提高器件的可靠性，減少器件流向市場的缺陷和時間，提高產(chǎn)品的經(jīng)濟價值和市場競爭力的目的。   良好的失效分析，不應該停留在“售后服務”的形式上，而應該貫穿于產(chǎn)品的開發(fā)，制造和銷售的全過程。它除了找出已發(fā)生的失效的原因并提出改進措施外，還應該提出有可能出現(xiàn)的新的失效，并提出相應的預防措施，為可靠性設計與新產(chǎn)品的研發(fā)提供先決條件。失效工作也應該是系統(tǒng)化全方面，建立失效分析數(shù)據(jù)庫，將發(fā)生過的和預測中的失效模式，失效機理以及改進措施集中起來，這樣一旦遇到相關(guān)或者相似的失效，就可以縮短失效分析和問題解決得時間。在集成電路產(chǎn)業(yè)化，特別是塑封商業(yè)化的今天，這一點時間就決定了產(chǎn)品的成本和市場競爭力。

    失效是集成電路產(chǎn)業(yè)的必然結(jié)果。在隨著集成度的不斷提高和工藝線寬的不斷縮小，而出現(xiàn)新的失效；隨著封裝過程中所用的材料和封裝形式的更新，而發(fā)生新的變化；據(jù)統(tǒng)計，隨著集成電路每發(fā)展六年，是小分析的難度就提高一個數(shù)量級。因此，失效分析是在集成電路嚴峻并長期存在的問題。